交变电流描述交变电流的物理量电感电容对交变电流的影响.docx

1、交变电流描述交变电流的物理量电感电容对交变电流的影响学大教育学科教师辅导教案 组长审核：学员编号辅导科目物理课时数2课时学员姓名年 级高三学科老师授课主题交变电流、描述交变电流的物理量、电感电容对交变电流的影响教学目的1.熟悉交变电流的图像2.理解描述交变电流的物理量3.知道用感抗、容抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗、容抗与哪些因素有关教学重点正确理解交变电流，并可以迁移应用授课日期及时段2016年1月5日 17:00-19:00(第次课)教学内容一交流电1.定义：大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀

2、强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。2.产生：ABCD是线圈（切割磁感线）K、L圆环 使线圈转动时保持与外电路的连接E、F电刷3.中性面：当线圈转动到与线圈平面垂直的磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫中性面。甲图 乙图：沿图方向旋转，磁通量由最大变小，根据楞次定律，感应电流方向_乙图 丙图：沿图方向旋转，磁通量由0变大，根据楞次定律，感应电流方向_丙图 丁图：沿图方向旋转，磁通量由0变大，根据楞次定律，感应电流方向_结论：线圈每次经过中性面时，电流改变一次方向。4.交变电流变化规律（1）一矩形线圈abcd放置

3、在匀 强磁场 中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动。（如图b）为计时起点，转过时间t后，计算产生的电动势e的公式。当从图位置开始计时：则：e=mcost， iImcostt是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为（/2一t）对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BS； 对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBS。对于总电阻为R的闭合电路来说Im=（2）规律em是电动机电动势的峰值线圈两次通过中性面，故一周里电流改变两次中性面的特点： A.中性面垂直于磁场位置 B.线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大 C.线圈通过中性面时，感应电动势为0 D.线圈平

4、面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转过一周线圈两次通过中性面，故一周里电流改变两次。频率为50Hz的交流电每秒方向改变100次。（3）交流电图像练习1.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图，下面说法中正确的是：（ ） A、t1时刻通过线圈的磁通量为零； B、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C、t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；D、每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值为最大。2.一只矩形线圈匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动穿，过线圈的磁通量随时间变化的图像如图中甲所示，则下列说法中正确的是( )A.t=0时刻

5、线圈平面与中性面垂直B.t=0.01s时刻，的变化率达最大C.t=0.02s时刻，交流电动势达到最大D.该线圈相应的交流电动势图像如图乙所示3.一长直导线通以正弦交流电i=ImsintA，在导线下有一断开的线圈，如图所示，那么，相对于b来说，a的电势最高时是在（ ）A.交流电流方向向右，电流最大时B.交流电流方向向左，电流最大时C.交流电流方向向左，电流减小到0时D.交流电流方向向右，电流减小到0时知识点二：表征交流电的物理量一、交流电的最大值： mBS 当为N匝时mNBS （1）是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度秒，nad/s（注意rad是radian的缩写，round/s为每秒转数，单词

6、round是圆，回合） （2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B在同一直线上 （3）最大值对应图中的t1、t2时刻，每周中出现两次二、瞬时值e=msint， iImsint代入时间即可求出不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如m=220 V，=100，则e=220 sin100tV，不可忘记写伏，电流同样如此三、有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值 （1）有效值跟最大值的关系m= U有效，Im= I有效 （2）伏特表与安培表读数为有效值 （3）用

7、电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值四、周期与频率：交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率单位1/秒为赫兹（Hz）。练习1. 交流发电机的转子由BS的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30时交流电压的即时值为V。2. 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有效值I。 第2题 第3题 第4题3.如图所示，（甲）和（乙）所示的电流最大值相等的方波交流电流和正弦交流电流，则这两个电热器的电功率之比PaPb=_4.如图表示一交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是（ ） A5A； B5A； C35A ；D35A五、最

8、大值、平均值和有效值的应用（1）正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、即时值和平均值的区别。以电动势为例：最大值用Em表示，有效值用E表示，即时值用e表示，平均值用 表示。它们的关系为：E=Em/ ，e=Emsint。平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求： 。切记 。特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，有效值是对能的平均结果，平均值是对时间的平均值。在一个周期内的前半个周期内感应电动势的平均值为最大值的2/倍，而一个周期内的平均感应电动势为零。（2）我们求交流电做功时，用有效值，求通过某一电阻电量时一定要用电流的平均值交流电，在不同时间内平均感应电动势，平均

9、电流不同考虑电容器的耐压值时则要用最大值。（3）交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。 只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的 /2倍。通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。生活中用的市电电压为220V，其最大值为220 V=311V（有时写为310V），频率为50HZ，所以其电压即时值的表达式为u=311sin314tV。练习1.如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀 强磁场 中，并绕过ab、cd中点的轴OO

10、以角速度 逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角 时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是（ ）2小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动。产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R10的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是A交变电流的周期为0.125B交变电流的频率为8HzC交变电流的有效值为AD交变电流的最大值为4A4如图所示，矩形线圈边长为ab=20cm，ab=10cm，匝数N=100匝，磁场的磁感强度B=0.01T。当线圈以50r/s的转速从图示位置开始逆时针匀速转动，求：（1）线圈中交变电动势

11、瞬时值表达式；（2）从线圈开始转起动，经0.01s时感应电动势的瞬时值。5通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有效值I。6一根电阻丝接入100v的直流电，1min产生的热量为Q，同样的电阻丝接入正弦交变电压，2min产生的热量为0.5Q，那么该交变电压的最大值为 （ ） A、50v B、100v C、50 v D、50 v7交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动90到达虚线位置过程中，求：通过R的电荷量q为多少？R上产生电热QR为多少？外力做的功W为多少？知识点三：

12、电感和电容对交流电的作用一、感抗1.感抗：电感器对交流电的阻碍作用的大小。2.影响感抗的因素：（1）交流电频率改变，频率减小，灯变_;频率变大，灯变_(感抗大小与交流电的频率有关，频率越大，感抗越大)（2）抽去铁芯灯变亮，放上铁芯灯变暗。匝数越小，灯变亮，匝数越多，灯变暗。（感抗大小与有无铁芯有关，与匝数多少有关）3.结论：线圈的自感系数越大、交流电的频率越高，电感对交流的阻碍作用就越大，也就是说感抗越大。4.扼流圈：利用电感对交流的阻碍作用。（1）低频扼流圈：有铁芯，匝数大，自感系数大，对频率较低的交流电也有阻碍作用，由于是铜导线，对直流阻碍作用小。“通直流，阻交流”（2）高频扼流圈：无铁芯

13、，匝数小，自感系数为几毫亨。对高频交流电有较大的阻碍作用，对低频交流电的阻碍作用较小，对直流电的阻碍作用更小。“通低频、通直流、阻高频”二、容抗1.定义：2.影响容抗的大小因素（1）减小交流电的频率f,灯变暗；增大交流电的频率，灯变亮。（2）改变电容200 2 ，灯变暗结论：电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，也就是说，容抗越小。练习1.在交流电路中，下列说法正确的是（ ）A影响电流与电压的关系的，不仅有电阻，还有电感和电容B电感对交变电流的阻碍作用，是因为交变电流通过电感线圈时，线圈中产生自感电动势阻碍电流的变化C交变电流能通过电容器，是因为交变电压的最大值大于击

14、穿电压，电容器被击穿了D电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗就越大2如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小，此电路的重要作用是：A.阻直流通交流，输出交流B.阻交流通直流，输出直流C.阻低频通高频，输出高频电流D.阻高频通低频，输出低频和直流3.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示一块铁插进线圈之后，该灯将（ ）A变亮B变暗C对灯没影响4.如图所示电路中，三只电灯的亮度相同，如果交流电的频率增大，三盏电灯的亮度将如何改变?为什么? 1.内阻不计的交流发电机产生电动势E=10sin50t (V)，接有负载电阻R=10,现把发电机的转速提高一倍，则A 负载两端电压的

15、有效值将变为28.2VB 交流电的频率将变为100HzC 负载消耗的功率将变为20wD 负载消耗的功率将变为40w2正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图1所示的方式连接，R=10，交流电压表的示数是10V。图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象。则 （ A ）通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=cos100t (A)通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=cos50t (V)R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR=5cos100t (V)R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR=5cos50t (V)3处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于

16、纸面并与ab垂直。在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是 （ C ）A B C D. 4.如图所示，虚线的左边存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场，单匝矩形线圈abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直线圈沿图示方向绕轴匀速转动（即ab边先向纸外、cd边先向纸里转动），规定沿abcd方向为感应电流的正方向，若从图示位置开始计时，下列四个图像中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是 （ ）5.如图，三个灯泡是相同的，而且耐压足够高交、直流两电源的内阻可

17、忽略，电动势相等。当s接a时，三个灯亮度相同，那么s接b时（ ）A三个灯亮度相同B甲灯最亮，丙灯不亮C甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D只有丙灯不亮，乙灯最亮6.某交流电电压为u=10sin314t(V)，则（ ）A击穿电压为10V的电容器能直接在此电源上B把电磁打点计时器接在此电源上，打点周期为0.01sC把额定电压为10V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡将被烧坏D把额定电压为10V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡能正常发光7.如图所示为电热毯的电路图，电热丝接在的电源上，电热毯加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为如图所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数为：（ ）A110V B156V C220V D311V